第八章汽车噪声与振动的评价
第一节概述
汽车噪声与振动的评价标准是由三个因素来决定的。第一是顾客的要求，第二是公司的技术水平，第三是政府的法规。噪声振动评价有车内噪声与振动评价，系统和零部件的噪声与振动评价，车外噪声评价。
噪声与振动评价的第一个方面是车内评价。顾客购买汽车的时候，最关心的是坐在汽车里面对噪声与振动的感觉，这就是车内噪声评价。它是从顾客的角度来评价一部车的噪声与振动大小，所以也叫顾客层次的评价。顾客在购买汽车时，对汽车的价格、品牌等有自己的定位。他们会根据这个定位来期待车内的噪声与振动的水准。比如豪华车的噪声与振动就应该比普通车的低。汽车公司在得到了市场调查结果后，就会以它为指南，然后将市场上相近的几款车拿来做“比较车”。在测量了这些“比较车”的噪声与振动后，汽车公司就会结合顾客的反馈和“比较车”的测量结果，来确定自己将要开发的汽车在市场上的定位和噪声与振动量级。车内评价反映了一部汽车整体噪声与振动水准，所以又叫整车评价。汽车有很多性能，噪声与振动就是其中的一个重要性能。整车评价是汽车产品开发的核心。
噪声与振动评价的第二个方面是系统和零部件的评价。在开发的初期，在车内噪声与振动指标确定后，这个指标就分解到各个系统和零部件。在以后的开发过程中，所有系统和零部件的开发就是以车内指标为中心进行的。比如车内噪声分解到排气系统，排气系统就设立排气尾管的噪声指标、排气系统的辐射噪声指标、消音器的传递损失指标、挂钩传递力指标等等。能否达到系统和零部件的噪声与振动指标就完全取决于汽车公司和供应商的技术水平和制造
能力。这些决定了一家公司在市场上的竞争力。
噪声与振动评价的第三个方面是“通过噪声”。汽车在通过街道和居民区时会产生噪声。过大的噪声会影响人们的休息和生活，於是政府颁定法规，规定当汽车通过街道时，在一定的距离内，其噪声不能超过某个标准，这就是通过噪声。每个国家有自己的通过噪声标准，ISO 也有一个统一的噪声标准。现在欧洲和日本的通过噪声标准比美国要严些，因为欧洲和日本的人口密度比美国大得多。
在这三个评价之中，车内评价取决于顾客，通过噪声取决于政府法规，这两个评价都是汽车公司以外的事情，但却决定了汽车的销售。本章集中介绍这两种噪声与振动的评价指标。第二个评价，即系统和零部件的评价是公司内部的事情，本书的绝大多数篇幅都是在讲述系统和零部件的噪声与振动技术以及要求达到的水准，本章就不再介绍了。
在评价汽车噪声与振动时，还可以分为主观评价和客观评价。主观评价是顾客对车内噪声振动的直观感觉，感觉声音是安静还是吵闹，是和谐还是刺耳，感觉振动大小和舒适性。比如，一般顾客喜欢车内安静和舒适，而运动车的顾客则喜欢车内的声音听起来马力十足，开车时使人产生动感。客观评价是通过分析和测量的方法得到噪声与振动的参数来评价车内噪声与振动的大小和好坏。传统上，主观评价和客观评价是分开的，很难彼此代替。可是近年来，研究人员和工程师们一直在研究怎么样用定量的方法来描述主观评价。比如说声品质(将在本章介绍)原来是一个单纯的主观评价，是司机和乘客对汽车噪声的主观反应，可是现在我们可以通过测量曲线上来判断一部车的声品质的好坏。
车内噪声与振动的主观评价指标包括主观定级和声品质。主观定级是人为地把噪声或者
振动分成10个级别。第1级表示噪声或者振动非常大，人绝对不能接受。第10级表示噪声或者振动非常小，以至在车里面感觉不到噪声与振动的存在。其他的8个级别介入第1级和第10级之间，从噪声振动大到小。表8.1列出了这10个级别以及相应的噪声与振动大小和舒适程度的描述。
车内噪声的主观评级与客观测量数据之间存在著关系。图8.2表示了这两者之间的大致关系。
图8.1 主观评级与客观噪声级之间的大致关系
图8.2表示人体振动与噪声的测量点。车内噪声与振动的客观评价指标有：
?司机耳朵和乘客耳朵处的噪声。包括噪声量级和声品质。
?汽车地板或者椅子基架处的振动
?方向盘上的振动
?座椅上的振动和人体的振动
图8.2 人体振动与噪声的测量点
本章将分别介绍噪声的评价、声品质、振动的评价和通过噪声。
第二节噪声的评价
一．概述
车内噪声的评价包括噪声量级的大小和声品质。由於声品质是一门专门的技术，所以将用单独的一节来讲述。本节只介绍与噪声量级有关的内容。
车内噪声直接作用到人的耳朵，所以噪声采用dB(A)。汽车最主要的噪声源是发动机，这样车内噪声是随著发动机的转速而变化的。因此在评价车内噪声时，不是用一个总的噪声量值，而是采用一条随著转速变化的曲线。
近二十年来，世界各国的汽车公司已经不满足仅用一条噪声曲线来评价车内噪声，而进一步分解这条曲线的组成。发动机的振动与噪声是与阶次密切相关的，因此车内噪声也是由不同阶次组成。如果阶次曲线知道了，振动级或者噪声级与转速和频率的关系也就确定了，这对于寻找噪声源非常有帮助。关于噪声阶次的问题将在“声品质”一节中介绍。还有一些噪声是与转速没有关系的。若这个噪声的频率不随转速而变化，那么很可能是一个由共振引起的噪声。如果这个噪声杂乱无章，那么这个噪声很可能是摩擦噪声。
发动机的运转状况可以分成三种：第一种是怠速，即汽车停止时，发动机在空转；第二种是全负荷，用WOT(Wide Open Throttle)来表示，即使劲地将油门踩到底，进气控制阀门全开，在全力加速时，通常处于这种状况；第三种是半负荷，用POT(Partial Open Throttle)来表示，进气控制阀门半开，汽车在正常行驶通常处於这种状态。那么在评价车内噪声与振动时，分别对这三种状态进行评价。
在测量车内噪声时，通常是在司机靠窗子的耳朵旁边放一个麦克风来测量司机耳朵的响应。为了测量乘客对噪声的影响，可以在乘客的位子安装麦克风，也可以用专门的仪器来测量。图8.3为一台HEAD声学测量系统，专门来测量人耳朵的声音。这种专门的设备分辨率非常高。用它记录的声音可以在实验室非常逼真地回放。
图8.3 HEAD声学测量仪
二．怠速时的声音评价指标
汽车在启动时，发动机温度低，转速通常比较高，在1000rpm 左右。发动机运转一会，温度上升后，怠速会下降。现在在设计一部新车时，怠速通常定在600rpm 到700rpm 。当发动机转速稳定后，车内噪声就不是速度的函数，当然发动机速度会在这个转速上下移动。如果每个中心频率，
i
f ，的声级都测量到，为
)
(i f SPL ，那么总的噪声为：
∑=10
)
(10
10
log
10i f SPL SPL (8.1)
我们就用这个值来评价殆速时的噪声大小。
三．全负荷(WOT)/半负荷(POT)的声音评价评价 在全负荷时，发动机的功率和转速迅速上升，发出的噪声也最大。在开发一部新汽车或者评价现有汽车的车内噪声时，WOT 时的噪声最能考验汽车噪声水准。汽车在行驶时，进气阀门处于半开状况，这种巡航状况下的噪声也非常重要。一般来说，WOT 时的噪声比POT 时的噪声大，如图8.4所示。在这些状况下，发动机的转速范围一般为1000rpm 到6000rpm 。声级是转速的函数，表达为：
)
,(i f rpm SPL SPL = (8.2)
四．说话清晰因子 说话清晰因子是Beranek 提出来的。这个参数描述了在噪声环境下说话的清晰程度。说话清晰因子是用百分数来表示，100%表示说话完全听得清楚，0%表示说话完全听不清楚。说话是否听得清楚类似于看字是否清楚。图8.5表示看字清楚的不同程度。
图8.5 看字清楚的不同程度
说话的声音有它的频谱。这个频谱是用三分之一倍频程来表示的，用符号记为：)(f H 。 当背景噪声超过说话声音时，说话声音就听不清楚了。当噪声完全盖过说话声音，说话就听不见了。假设噪声超过说话声音12dB 时，说话声音就听不见了。这时的背景噪声定义为上限噪声，用符号)(f UL 表示。)(f UL 和)(f H 的关系表示如下：
dB
f H f UL 12
)()(+= (8.3)
同样，当背景噪声低到一定的时候，说话声音就可以完全听清楚。假设当背景噪声比上限噪声低30dB 时，说话完全听得清楚，这个背景噪声称为下限噪声，用)(f LL 表示。)(f LL 与
)
(f UL 的关系为：
dB
f UL f LL 30
)()(-= (8.4)
上面定义的上限噪声和下限噪声之间的差值对所有的频率都是一样的，即30dB 。然而
说话声音是与频率有关的。这样就引入了一个计权系数，)(f W ，在表8.2中列出。200赫兹以下和6300赫兹以上的说话频带不考虑。 引入了上限噪声、下限噪声和计权系数后，我们就可以定义说话清晰因子，并将其归一化。说话清晰因子AI 定义如下：
∑=
30
/)()(f D f W AI (8.5)
式中，)(f D 定义如下：
当噪声超过上限噪声时，即)()(f UL f N >，说话完全听不见，说话清晰因子为零。这
时的)(f D 为：
)(=f D (8.6)
当噪声在下限噪声和上限噪声之间，即)()()(f UL f N f LL <<，说话被噪声掩盖了一部
分，这时的)(f D 为：
)
()()(f N f UL f D -= (8.7) 当噪声小于下限噪声时，即)()(f LL f N <，说话可以完全听得清楚。这时的)(f D 为：
30
)(=f D
(8.8)
表8.2中列出了各个频率下的上限噪声值和计权系数。表中还给出了两组噪声值，以及
相应的)(f D 值和说话清晰因子。图8.6画出了上限噪声、计权系数和两组噪声随著频率变化的曲线。这两组噪声相应的说话清晰因子分别为49.5%和33.6%。第二组噪声比第一组噪声的声级大，但是第二组噪声对应的说话清晰因子比第一组噪声小。也就是说，噪声越大，说话清晰因子越小，说话越听不清楚。
图8.6 上限噪声、计权因子以及两组噪声值频率
表8.2中每个频段的说话清晰因子可以计算得到，然后将之加起来就得到总的说话清晰因子。汽车内噪声是随著发动机转速而变化的，一个转速包括了许多频率成分，这个转速下的说话清晰因子就可以用上面的方法计算。这样每个转速的说话清晰因子计算出来后就可以画成象图8.7那样的图。从图中就可以判断那种情况下和那个转速下说话清晰因子的高低。
图8.7 两组噪声的说话清晰因子曲线
第三节声品质
一．声品质的概念
传统的汽车噪声控制中，只强调噪声量级的大小，认为只要噪声级越低越好。但是自二
十世纪八十年代以来，人们不仅关心汽车噪声的大小，还关心汽车噪声的频率组成成分以及与发动机转速的关系。汽车声音好坏既要考虑声压级的大小又要考虑其频率成分和与转速的关系，这种特定考虑的声音及其好坏就是声品质。
具体来说，什么是声品质呢？声音不仅有大小，而且跟频率密切相关。比如，一个非常悦耳的音乐，一个是杂乱无章的噪声，假如两个声音的总的声压级是一样的，但是人对这两种声音反应是截然不同的。绝对多数人是喜欢音乐而讨厌噪声的。由於音乐和噪声的频率组成不一样，因此人们对这两者的态度就截然相反。再举一个例子，同样是音乐，一个是轻音乐，一个是摇滚乐，两者的声音量级是一样的。大多数年长者可能喜欢轻音乐，摇滚乐对他们来说可能是一种噪声。而另一方面，年轻人可能喜欢摇滚乐，甚至随著音乐翩翩起舞。同样是因为声音的频率组成不一样，音乐对人的效果是不同的。这还说明人对声品质好坏的评价是非常主观的。
近这二十年来，在汽车开发过程中，声品质越来越重要。声品质甚至影响到汽车的品牌。除了上面介绍噪声和音乐的声品质与声音大小和频率有关外，汽车声音还有非常独特的一方面，就是与发动机的转速密切相关。发动机是汽车最主要的噪声源，发出的声音是随著转速而变的，一般情况下，发动机的转速越高，其声音也就越大。发动机的声音是由一系列阶次声音组成，人对不同阶次的声音反应是不一样的。比如说，运动车的声音节奏强烈，带给人动感，这样声音的组成上不仅发火阶次以及谐次声音强烈，而且要求半阶次的声音也强烈。这种声音的图谱如图8.8所示。
图8.8 运动车的车内噪声图
而一般的轿车和豪华车，人们喜欢和谐越耳的声音，而不喜欢运动车那样强烈刺激的声音。要实现和谐的声音，就要控制发动机声音的阶次，要使得半阶次的声音越低越好。这样的声音基本是由发火阶次以及谐次声音组成，如图8.9所示。
图8.9 轿车的车内噪声图
声品质已经在汽车许多系统与部件中使用，比如汽车关门的声音。人们喜欢关门时，声音听起来小，清脆，没有杂音，而不喜欢声音大，含有叽叽喳喳的杂声。坐在汽车里面，人们喜欢声音安静，在汽车加速时，声音是随著发动机转速而逐步渐渐增加，而不是时高时低的声音。
现在，世界各国的汽车公司都在研究声品质的主观评价与客观测试之间的关系，即不仅能定性而且能定量地来描述声品质。声品质的定性和定量描述有下面几个指标：声音的声压级指标、声音的阶次组成、声音的线性度、高频噪声。
二．声音的声压级指标
在开发一部汽车的时候，通常会制定车内噪声量级指标。制定指标决于几个因素：第一是顾客的要求，这来源于市场调查；第二是对竞争对手的车辆进行评估，然后决定自己要开发的汽车在未来的市场上占据什么位子；第三是根据公司的技术水平来寻求最佳的声音效果。只有制定了噪声指标，才能为保证声品质提供一个基础。图8.10是一部车车厢内噪声与目标曲线。目标通常是一条随著转速而上升的直线。设计时期望噪声接近直线，这样就能使噪声保持良好的线性度。声音的线性度将在下面的材料中介绍。
图8.10 车内噪声与目标曲线
三．声音的阶次组成
在前面的章节已经介绍了发动机声音的特点。一个四缸发动机的发火阶次是第二阶，谐频阶次为四阶、六阶等。一个六缸发动机的发火阶次是第三阶，谐频阶次为六阶、九阶等。
图8.8和图8.9分别为运动车和轿车的车内总噪声及阶次噪声图。前面介绍了不同汽车(如运动车、轿车等)的阶次大小设计是不一样的。发火阶次是每部车都有的。在考虑阶次时，主要是半阶。声音中半阶的大小完全取决于顾客要求。声音阶次的调节主要靠进气系统和排气系统的设计。进气多支管和排气多支管中各个分管长度对半阶的影响非常大。各分管越是对称，长度越是接近，那么半阶声音就越小。V型发动机的两支排气分岔管(Y管)的长度差越大，半阶声音成分就越多。在运动车中，进气多支管和排气多支管的长度一般是不等的。V型发动机的两支排气分岔管的长度也不相等。而在设计轿车时，尽可能使得这些分管长度相等和分岔管长度相等。
四．声音的线性度
线性度指的是车内噪声随发动机转速变化的曲线接近一根直线的程度。当噪声曲线越接近直线，我们说这个噪声的性度越好。反之，就越差。图8.11中有两部车的车内噪声曲线。一条线接近直线，声音大小是随著转速渐渐增加的，这样的声音听起来比较平缓。另一条线总体上是随著转速而增加，可是在2500rpm和4150rpm时，突然有两个峰值出现。听这样的声音时，就会明显感到声音的跳动。比较这两个声音，我们说第一部车的声音线性度比第二部车的线性度好。我们要尽可能地使声音随著转速的曲线接近线性。
图8.11 车内噪声的线性度
五．高频噪声
从前面的说话清晰因子知道，这个因子随著转速的增加而衰减。也就是说，说话清晰因子在高频时比低频时低，所以高频噪声严重地影响到说话清晰度。改变排气管、进气管道的尺寸和结构以及车身隔声与吸声设计可以控制高频噪声。
在汽车开发过程中，第一步要做的事情是给确定声品质的内容和目标。在以后的开发过程中，所做的一切就是围绕这个声品质来进行的。
第四节振动的评价
一．人体对振动的反映特性
乘座质量(Ride quality)是车内振动最主要的衡量指标。发动机的振动通过隔振器传递到车体再传到椅子上，地面的振动通过悬挂系统传到车体然后传到椅子上。人直接从椅子的振动感觉到舒适与否。另外，手扶著方向盘会感受到振动，脚踩著地板也会接受振动。人体对振动的感觉来自这三个位置，如图8.2所示。地板(或者是椅子的支架)的振动反应了车体本身的特性，同时又是对椅子的振动输入。椅子的振动与地板的输入和椅子的结构特征有关。所以知道这些结构的振动特性对提高人体的舒适性非常重要。
人体各个部位对振动敏感的频率是不一样的。手的敏感频率是8到16赫兹。坐著的时候对振动的敏感频率：在垂直方向为4到8赫兹，而在横向为1到2赫兹。图8.12给出了人体在垂直方向上的反应与频率的关系。
加速度
图8.12 人体在垂直方向的反应与振动频率的关系
ISO2631标准和ISO2631-1标准中，列出了人体舒适程度对振动大小的主观统计数据，如
表8.3所示。
二．椅子模型和椅子-人体组合模型 评价汽车座椅的舒适性涉及到三个因素：座椅结构振动传递率、输入信号和输出信号。一般来说，这三个因素都是频率的函数，要评价椅子的舒适性是很复杂的。为了简单地评价一把椅子的舒适性，引入SEAT(座椅有效幅值传递率)这个概念。SEAT 定义如下：
100
)()()()(%2
12
2x df f E f W df
f E f W SEAT i ff i ss
???
?
???
?=?? (8.9)
式中，)
(f W ss 和)
(f W ff 分别为椅子和地板的加速度频谱，)
(f E i 是针对人体响应的频率计
权函数。表8.4为频率计权函数。
表8.4 频率计权函数
SEAT 只是一个数值，它表示了椅子舒适程度的大概量值。比如，SEAT 值为100%时，表示椅子的振动与地板是一样的，也就是说椅子刚性地与地板相连接；当SEAT 小于100%时，表明地板传递到椅子的振动减小；当SEAT 值大于100%时，表明振动从地板传到椅子时被放大；当SEAT 值为50%时，表明这把椅子比SEAT 值为100%的椅子舒服一倍。 汽车的座椅具有非常明显的非线性特性。图8.13为一部赛车座椅的振动传递率曲线。地板的输入加速度从0.05g 到0.45g 。这个曲线有两个明显的非线性特征：第一是当地板振动加速度增加的时候，传递率的共振频率减小；第二个特征是当地板振动加速度增加的时候，传递率的幅值减小。非线性座椅可以简化为一个单自由度系统，如图8.14所示。这个模型可以用数学公式表示为：
2121
1z m | | c - c - |
| k + k - = m -δδδδδδ
(8.10)
式中，k 1和k 2是系统的刚度；c 1和c 2是系统的阻尼系数；δ是座椅的座垫与地板之间的相对位移；
z 是地板的位移。
图8.13 一部赛车座椅的振动传递率曲线
图8.14 非线性座椅单自由度模型
人体模型一般采用ISO的线性模型，如图8.15所示。当这个线性的人体模型与非线性的座椅模型结合的时候，就形成了非线性的座椅-人体模型，如图8.16所示。图8.17表示这部运动车人体到地板之间的传递率曲线。这条曲线也是非线性的，其传递率的共振频率和幅值随著地板输入大小的变化趋势与单自由度椅子模型是一致的，但是频率变化范围变窄了。
图8.15 ISO线性人体模型
图8.16 非线性座椅-人体模型
图8.17 某运动车人体到地板的传递率曲线
三．怠速时的振动评价指标 从图8.12知道，人体在4到8赫兹之间对垂向振动最为敏感。在8赫兹以上，敏感度随著频率的增加而减小。如果加速度曲线在频域内从8赫兹开始积分，那么得到的速度曲线将是一条水平线。而发动机的激振频率大于8赫兹，因此用速度来评价振动的响应比加速度更方便。这样在8赫兹以上时，人体对速度的敏感度是一样的。 在评价地板、座椅和方向盘的振动时，我们采用速度而不是加速度。与怠速时评价噪声一样，由於怠速时，转速是固定的(当然转速会在这个固定转速附近漂移)，因此我们采用一个统计速度来评价怠速时的振动。测量的时候，在每个振动输入位子(地板、方向盘和座椅)测量三个方向的加速度。当转速一定的时候，某个频率i
f 下，某个方向的速度与加速度，存在下
列关系：
i
i m i m i m f j f a df
f a f v π2)()()(=
=
?
(8.11)
式中，m 代表振动的三个方向：x 、y 和z 方向。m a
和m v
分别是m 方向的加速度和速度。 对这个转速下的振动来说，速度是由很多频率成分组成。考虑所有频率的贡献，我们用各个频率下速度平方之和的根值来表示某个方向总的振动速度，如下：
∑
=
i
i m m f v v 2
))
(( (8.12)
如果将三个方向的速度考虑进来，就得到了最后的速度值，如下：
2
2
2
z
y x v v v v ++=
(8.13)
在评价地板、方向盘和座椅的振动时，三个方向的振动都应该包括。
四．全负荷(WOT)/半负荷(POT)振动评价评价 全负荷/半负荷状况与怠速状况是不同的。怠速的时候，假设发动机转速不变，可是进
气控制阀全开或者半开时，发动机的转速是变化的。因此，评价振动时，不能只用一个合成速度数值，而是要用一条随著转速变化的曲线。但是在每个转速下的计算方法与上面介绍的怠速是一致的。在某个转速下，某个方向的振动为：
∑=
i
i m
m rpm f v
rpm v 2
))
,(()( (8.14)
在某个转速下的合成振动为：
)
()()()(2
2
2
rpm v rpm v rpm v rpm v z y x ++=
(8.15)
这样就得到了随著转速而变化的合成速度曲线，这条曲线就表示某个位置(地板、方向盘、座垫)的振动强烈程度。
第五节 通过噪声评价
一．概述 汽车工业在过去的几十年中飞速发展。汽车改变了人们的生活，带动了社会生产力的发展。在很多国家，汽车已经是支柱产业。但是汽车的发展也给社会带来了一些负面的影响，汽车排气污染和噪声污染就是其中的两个典型例子。汽车的能源来自石油、天然气等化工原料。这些化工原料在汽车发动机内燃烧后产生一氧化碳和氮氧化合物等对人和环境有害的物质。这些废气就形成了大气污染。发动机工作的时候，要吸收空气，然后与燃油混合爆炸，产生巨大的推力推动曲轴运动，再通过动力传递轴系带动车轮。这样发动机会发出强烈的噪声。这些噪声透过汽车壳体、进排气管道传出来，就形成了噪声污染。 在过去的几十年时间内，汽车的拥有量和街道上汽车的流量急剧增加。这样人们对控制汽车产生的污染日益关注。随著生活水平的提高，人们对环境的要求更加高。噪声污染已经提高到与其他污染一样的高度。於是很多国家纷纷制定了汽车噪声污染的标准。虽然汽车只有一百多年的历史，但是早在古罗马时代，就制定了交通噪声污染的标准。当时是控制马车通过医院时马蹄发出的噪声。不过现代社会真正对汽车噪声立法是在二十世纪六十年代。 汽车噪声污染是汽车通过住宅区、街道等地方对居民和行人听觉产生的伤害，因此在测量和制定标准的时候就要模仿这样的环境。为了确定汽车通过街道上噪声的大小，通常是在专门的试验场来测试。在试验道路两边安放麦克风来测量汽车通过麦克风时的噪声，所以这类测量叫“通过噪声测量”，相对应的噪声叫著“通过噪声”(pass -by noise)。麦克风测量到的最大dB(A)噪声就是通过噪声的量值。 ISO 在1964年时就推出了ISO R362的通过噪声标准。之后很多国家在这个标准基础上根据本国国情制定了相应的标准。欧洲在这方面做的工作最多。欧共体在ISO R362之后推出了70/157/EEC 标准。这个标准是针对M1类型的汽车，通过噪声标准为82dB(A)。在随后的三十多年中，这个标准不断修改，噪声指标越来越严。到了上个世纪的九十年代，新的标准92/97/EEC 中规定M1类型车的通过噪声指标为74dB(A)。在从70/157/EEC 到92/97/EEC 的过程中，还经历了73/350/EEC ，77/212/EEC ，81/334/EEC ，84/372/EEC ，84/424/EEC 等标准。在77/212/EEC 标准中通过噪声为80dB(A)，在84/424/EEC 标准中，通过噪声为77dB(A)。在不远的将来汽车通过噪声标准可能为71dB(A)。
从70/157/EEC的82dB(A)到92/97/EEC的74dB(A)，其噪声要求提高了8dB(A)。但是实际上对噪声要求的提高量大於8dB(A)。在六十年代，汽车马力不大，车速较慢，汽车的密度也不高。汽车的主要噪声源是发动机辐射噪声和排气噪声。可是到了九十年代，汽车的马力大大增加，速度提高，汽车的密度急剧增加，因此汽车产生的噪声比六十年代汽车的噪声要大。车胎与地面的摩擦噪声成了主要噪声源之一。所以比较六十年代和九十年代，对汽车提高噪声的要求实际上是提高了十多分贝。
?通过噪声的主要噪声源也随著通过噪声标准的提高而变化。在不同的通过噪声标准时代，其主要声源和重要程度的排列循序也不一样。下面列举了这种变化：?通过噪声标准为80dB(A)的时候，主要噪声源是排气噪声、发动机辐射噪声；
?通过噪声标准为77dB(A)的时候，主要噪声源是排气噪声、进气噪声和发动机辐射噪声；
?通过噪声标准为74dB(A)的时候，主要噪声源是排气噪声(包括了辐射噪声)、进气噪声、车胎-路面摩擦噪声、发动机辐射噪声；
?当通过噪声标准为71dB(A)的时候，主要噪声源将是车胎-路面摩擦噪声、排气噪声、发动机辐射噪声、进气噪声。
将来车胎-路面摩擦噪声将越来越重要，但是车胎的设计除了噪声外，安全是更重要的参数。安全总是放在第一位来考虑的。
在现在世界各国的通过噪声标准中，欧共体的92/97/EEC标准是最严格的。如果这个标准通过了，那么其他的标准就没有什么问题了。美国的汽车公司一般遵循SAE(汽车工程师协会)的标准，如SAE J1470、SAE J986等等。用得最为广泛的是1998年6月的SAE1470标准(汽车在高速公路上加速时辐射噪声的测量标准)。本节将用这个标准来讲述通过噪声的测量。由於美国地域辽阔，人口密度比欧洲、中国和日本等国低得多，因此通过噪声的要求也低些。美国的通过噪声标准为78dB(A)。
通过噪声在汽车产品开发中非常重要。针对不同的市场，要达到不同的通过噪声标准。如果按照美国市场开发的汽车，在欧洲有可能卖不出去。在产品概念设计阶段，可以用现有类似的汽车来做通过噪声试验，来检查开发这种车型的可能性。在产品开发阶段，要不断地监视汽车能否达到通过噪声标准。通过噪声的测试与分析还有助于不断了解系统的噪声源。
二．通过噪声的噪声源
汽车高速行驶时，其噪声源有两大类：一类是汽车本身的噪声源，另一类是是汽车与之接触的物体的摩擦噪声。汽车本身的噪声源在前面的章节中已经介绍过，包括：进气系统的噪声、排气系统的噪声和发动机的辐射噪声。而汽车与之接触的物体的摩擦噪声包括：车胎-路面摩擦噪声，车体-空气摩擦产生的空气动力噪声。图8.18列出了通过噪声源分解图。
图8.18 通过噪声源分解图
1．进气噪声
进气噪声主要是进气口的噪声。进气噪声的特点在第十二章已经作了详细的介绍。进气噪声与发动机转速相关，转速越高，进气口噪声越大。另外空气过滤器也会辐射出噪声。
2．排气噪声
排气噪声包括尾管口的噪声、排气管和排气系统部件的辐射噪声、排气脉冲噪声。
尾管口的噪声与发动机转速有关，特别是在低转速的情况下。在高转速情况下，空气流与排气管的摩擦噪声非常大，这种噪声与发动机的转速没有关系。一般来说转速在3500rpm以下，发动机燃烧产生的噪声占主要成分。而在3500rpm以上，摩擦噪声占主要成分，中心频率一般在500Hz以上。低转速下的噪声频率比较低，而摩擦噪声的频率较高，频带也比较宽。增加管道的直径和增加排气容积可以减少尾管噪声。
排气系统中有很多管道元件和板壳结构，如消音器、共振器、催化器、管道等等。排气管道和消音元件的结构往往决定了这种噪声的大小。比如单层管或者单层板的结构，其辐射噪声就大于双层管或者板。辐射噪声与排气系统的位置有关，路两边的噪声大小可能不一样。这种噪声的频带比较宽，其中心频率大概在1000Hz。
排气系统中还一个声源是脉冲噪声。当排气管结构有突然过渡时，气流会对管壁产生冲击。这种噪声是与发动机的转速有关的。一般是窄带，频率低于300Hz。
3．发动机辐射噪声
发动机产生的噪声会透过壳体进入大气。这种噪声直接与转速有关，一般频率比较低。另外，发动机上的很多设备，如风扇、起动机等等也会产生辐射噪声。
4．车胎-路面摩擦噪声
这些年汽车本身的噪声不断降低，汽车速度不断提高，这样车胎-路面的摩擦噪声对通过噪声的贡献比例也就越来越大了。车胎横向和纵向轮齿在与路面接触的时候会形成空腔。空气在这些空腔中会发生共振，从而产生噪声。这个噪声是宽带的，中心频率为1000Hz左右。车胎-路面摩擦噪声的频率和大小取决于：车胎的轮齿宽度、深度、形状、轮齿间的距离、路面状况和车的速度等等。比如轮胎的轮齿不平衡，噪声会增加；路面湿润会增加1000Hz以上的噪声；在0到40度范围内，温度增加，其噪声降低；在40到140公里/小时的速度范围内，速度增加一倍，辐射噪声增加约10dB。
5．风激噪声 当车速低于60公里/小时时，这种噪声几乎可以不考虑。当汽车以高速行使的时候，汽车车身和附件，如反光镜、天线等，与空气产生摩擦，就产生了噪声。这种噪声的频带很宽，可以达到几千赫兹。
三．通过噪声测试 “通过噪声标准”是一个政府法规。开发一部汽车，就必须让这部车通过相应的“通过噪声”标准，现在汽车公司基本上是用测试的方法。近年来，也有人通过建立一些数学模型的方式来模拟通过噪声。对于系统和部件，可以用有限元、边界元等方法来计算，方法相对成熟。但对于整车的通过噪声分析，现在的技术还不成熟。
图8.19 通过噪声测试场 通过噪声大多数是在露天试验场测试，本节将介绍SAE1470中的测试系统。图8.19为SAE1470中的测试通过噪声的试验场。试验场包括一个长20米宽20米的主体部分，10米长的进入道路和10米长的出去道路。这两个道路的宽度至少为3米。在进入和出去的道路两边还要有与之连接的道路，以便汽车开进和离开试验场地。通过噪声的试验场必须满足下面的条件： A ．声场条件：在50米半径范围内，不能有明显的障碍物，如建造物、墙壁、桥梁、岩石等等。在麦克风附近，不能有任何影响声场的物体。人也不能站在声源和麦克风之间。 B ．背景噪声：一般要求背景噪声比汽车通过时的噪声低15分贝，绝对不能低于10分贝。 C ．路面条件：试验场的路面应该是用水泥铺成，或者是没有缝隙的沥青或者是其他尖硬材料铺成。路面的材料不能吸声。路面要非常平，其误差不能超过m 05.0 。 D ．天气条件：大气的温度在00到400之间。在麦克风高度处的风速不能超过5m/s 。下雨的时候不能进行测试。
麦克风的位子：如图8.19所示，两个麦克风放在试验场的南北中轴线上，离水平中轴线
的距离为7.5m m 05.0±。麦克风离地面的高度为1.2m m 02.0±。 测量次数：在每边最少测量四次。四次测量中，每两次测量的最大噪声的差值不能超过2分贝，否则要增加测量测试。 汽车的速度：不同的汽车(如轿车、卡车等)和不同的变速器(如自动变速器和手动变速器)，到达A-A 线时的速度和离开B-B 线的速度是不一样的。在SAE1470和其他标准中，对不同车型和变速器的汽车速度和使用的变速档都有详细规定。读者可以参阅有关标准。一般情况下，到达AA 线时的时速应该为50公里/小时。汽车应该沿著水平中心线行驶，当接近AA 线的时候，尽快地将油门踩到底，进气控制阀全开，发动机全负荷工作。一直保持这种状态，直到汽车的尾部离开了BB 线，这时迅速放开油门，进气控制阀关闭。 露天测试通过噪声，对试验场的要求不高。测试起来非常方便，成本低。可是却受到自然因素的限制，在风大、下雨的天气下就不能测试。对於位于北方的试验场，整个冬天都不能进行试验。於是，有的公司就建立了室内通过噪声试验室，如图8.20所示。这样实验室是一个巨大的半消音室，汽车放在试验台架(Dyno)上。汽车带动试验台架上的四个轮子运动，但是汽车本身是原地不动的。在汽车两边各放一排麦克风，如图8.21所示。这样就可以测量到与汽车不同位子的噪声，模拟汽车运动状况。
图8.20 室内通过噪声试验场
汽车噪声振动产生的机理: 产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声)，底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声)，电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声)，车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动，配气轴的转动，进、排气门开关等引起的噪声)。因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关。 此外，汽车轮胎在高速行驶时，也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声，以及轮胎花纹与路面的撞击声。噪声的控制根据噪声产生和传播的机理，可以把噪声控制技术分为以下三类：一是对噪声源的控制，二是对噪声传播途径的控制，三是对噪声接受者的保护。其中对噪声源的控制是最根本、最直接的措施，包括降低噪声的激振力及降低发动机部位对激振力的响应等，即改造振源和声源。但是对噪声源难以进行控制时，就需要在噪声的传播途径中采取措施，例如吸声、隔声、消声、减振及隔振等措施。汽车的减振降噪水平与整车的动力性、经济性、可靠性及强度、刚度、质量、制造成本和使用密切相关。 1 发动机振动和噪声 1)发动机本体噪声降低发动机噪声是汽车噪声控制的重点。发动机是产生振动和噪声的根源。发动机本体的噪声可分为机械噪声和燃烧噪声，配气机构、正时齿轮及活塞的敲击噪声等合成的。 解决方案:降低发动机本体噪声就要改造振源和声源，包括用有限元法等方法分析设计发动—声。例如在油底壳上增设加强筋和横隔板，以提高油底壳的刚度，减少振动噪声。另外，给发动机涂阻尼材料也是一个有效的办法。阻尼材料能把动能转变成热能。进行阻尼处理的原理就是将一种阻尼材料与零件结合成一体来消耗振动能量。它有以下几种结构：自由阻尼层结构、间隔自由阻尼层结构、约束阻尼层结构和间隔约束阻尼层结构。它的采用明显地减少了共振的幅度，加快了自由振动的衰减，降低各个零件的传振能力，增加了零件在临界频率以上的隔振能力。目前，已有一些国家的专家设计了一种发动机主动隔振系统，用于减少发动机振动，以达到降低噪声的目的。 传播方式:机械噪声──通过机体向外传播 燃烧噪声──通过发动机体向外传播 (2)进气噪声 进气噪声是发动机的主要噪声源之一，系发动机的空气动力噪声，随发动机转速的提高而增强。非增压式发动机的进气噪声主要成分包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、汽缸的亥姆霍兹共振噪声等。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。二冲程发动机的噪声源于罗茨泵。 解决方案：最有效的方法是采用进气消声器。类型有阻性消声器(吸声型)、抗性消声器(膨胀型、共振型、干涉型和多孔分散型)和复合型消声器。将其与空气滤清器结合起来(即在空滤器上增设共振腔和吸 声材料，例R3238型)就成为最有效的进气消声器，消声量可超过20dBA。
车辆排气系统设计规范
车辆排气系统设计规范 1、目的 随着环保法规对车辆排放的要求越来越高，排气系统在车辆的系统组成和系统设计中，越来越占有重要的地位。为使排气系统满足各阶段国家及地方法规的要求，提高对排气系统的设计和制造质量水平，需对车辆的排气系统的设计提出较规范的要求，以便在设计和制造过程中，参照执行。 2、设计规范 2.1 排气系统及消声器的设计输入 2.1.1 车辆产品的排气系统的配置和走向，依所配车辆的总体结构布置的需要来设计。而消声器的性能开发则需要依所配发动机及其对排气系统的具体要求。在初步设计选型时，应将发动机的有关性能参数及其上的关键件的基准要素等（如曲轴箱后端面与曲轴主轴线的交点坐标、动力线偏移量及倾角等），作为设计条件输入设计，作为消声器选型及性能开发的依据之一。并根据国家、地方及企业有关法规和标准的要求，对系统和消声器的性能设计目标提出要求，见附录1。 2.1.2 排气系统及其消声器在进行初步选型设计时，必须对系统进行结构方案分析和匹配计算分析，并提供选型设计分析报告，见附录2。 2.2 设计原则 2.2.1 排气系统及其消声器的设计，应使排气阻力尽可能的小，以使其对发动机的功率损失尽可能小。 2.2.2 排气系统及其消声器要有较好的音质和较低的音强，即应有较大的插入损失。 2.2.3 排气系统及其消声器要有较好的外观和内在质量及较长的使用寿命。 2.3 排气系统的设计要求和布置 2.3.1 排气管内径的确定在结构布置允许的情况下，排气管内径应尽可能大些，以降低管道内得气流速度，减少气流阻力产生的功率损失和再生噪声。一般应≥发动机排气歧管出口内径。或根据发动机排量等参数，按公式(1) 计算初步确定排气管内径。 D=2 √Q/(πV) (1) 式中：Q—发动机排量；V—气流速度，一般取50~60 m/s 。 2.3.2 排气管的布置和转弯，应使排气尽可能顺畅。管的中心转弯半径一般应≥（1.5~2）D，其折弯成型角应大于90o，以大于120o为宜。整个系统的管道转弯数应尽可能少，一 １
汽车噪声声音品质主观评价及控制 第一章绪论 1.1 论文研究的背景 随着现代社会的发展以及对高质量生活的不断追求，人们对车辆乘坐的舒适性要求越来越高。车内噪声不仅降低了乘坐的舒适性，还增加了驾驶员的疲劳感，容易使人烦躁，甚至危及行车安全。除此之外，也影响到人们对汽车质量的评价，进一步影响到汽车的销售。因此，如何控制和改善车内噪声就显得尤为重要。 传统的噪声控制，只强调噪声量级的大小，认为噪声级越低越好。为了得到舒适的车内环境，以前主要采取降低车内噪声的声压级的办法。随着研究的不断深入，我们发现传统的声压级不足以描述汽车噪声的全部特征，单纯地降低声压级并不能改善汽车乘坐的舒适性。近年来人们提出了声品质(Sound Quality)：声品质是在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性。汽车声品质就是在满足人和环境的要求下，寻求符合汽车特性的产品声音。声品质的研究实际上提出了现代噪声控制的理念，即噪声控制不仅仅是消极被动地降低噪声的声压级，而是能够根据顾客的主观评价，通过合理有效的措施，使特定产品的噪声听上去不仅仅安静，而且尽可能的悦耳，甚至调节噪声至理想状态，并使不同的产品有各自独特的声音特性。除了频率及强度两大因素外，声品质的研究更强调心理声学及非声学因素等的直接影响。 1.2 汽车NVH 研究汽车噪声就要谈到NVH技术，汽车NVH是指汽车的Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(舒适性)，主要是研究汽车噪声振动对整车性能及舒适性的影响。 Noise(噪声)是指引起人烦躁而危害人体健康的声音。汽车噪声不但增加驾驶员和乘员的疲劳从而影响汽车的行驶安全，而且对环境造成噪声污染。噪声常用声压级评价，其频率范围在20Hz-20kHz。汽车噪声主要包括结构噪声(车身壁板振动产生的噪声)、辐射噪声(如发动机、排气系统、制动器等辐射的噪声)、空气动力噪声(风噪、空气摩擦车身形成的噪声)等。 Vibration(振动)描述的是系统状态的参量(如位移)在其基准值上下交替变化的过程。汽车低频振动危害驾驶员和乘员的身体健康，同时不良的振动会给汽车零部件带来损坏，影响零部件的寿命。振动是噪声产生的原因，因此，振动和噪声的研究是密不可分的。 Harshness(舒适性)指的是振动和噪声的品质，它并不是一个与振动、噪声相并列的物理概念，而是描述人体对振动和噪声的主观感觉，不能用客观测量方法来直接度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒服的感觉，因此有
附件1 汽车发动机振动噪声测试系统 1用途及基本要求： 该设备主要用于教学和科研中的振动和噪声测量，要求能够测量试验对象的振动噪声特性（频率、阶次、声强等），能对试验数据进行综合分析。该产品的生产厂应具有多年振动噪声行业从业经验，有较高的知名度和影响力。系统软件和硬件应该为成熟的模块化设计，同时具有很强的扩展能力，能保证将来软件和硬件同时升级。 2设备技术要求及参数 2.1设备系统配置 2.1.1数据采集系统一套； 2.1.2数据测试分析软件一套； 2.1.3传声器 2个； 2.1.4加速度计 2个； 2.1.5声强探头 1套； 2.1.6声级校准器 1个； 2.1.7笔记本电脑一台 2.2数据采集、控制系统技术要求 2.2.1主机箱一个；供电采用9～36V直流和 200～240V交流； 2.2.2便携式采集前端，适用于实验室及现场环境； 2.2.3整机消耗功率<150W； 2.2.4工作环境温度：-10?C ～50?C； 2.2.5中文或英文WindowsXP下运行，操作主机采用笔记本电脑； 2.2.6输入通道数：4个以上，其中2个200V极化电压输入通道、不少一个转速输入通道； 2.2.7输入通道拥有Dyn-X技术，动态围160dB； 2.2.8每通道最高采样频率：≥65.5kHz，最大分析带宽：≥25.6kHz； 2.2.9系统留有扩充板插槽，根据需要可以进一步扩充；数据采集前端可同时连接多种形式传感器,包括加速度计、转速探头、传声器、声强探头等； 2.2.10系统具有堆叠和分拆能力，多个小系统可组成多通道大系统进行测量。大系统可分拆成多个小系统独立运行； 2.2.11采集前端的数据传输具备二种方式之一：①通过10/100M自适应以太网传输至PC； ②通过无线通讯以太网技术传输至PC，通信距离在100米以上。使测量过程更为灵活方便，方便硬件通道和计算机系统扩展升级；
汽车振动噪声与控制文献综述 中国汽车产业已进入内涵式发展的稳健增长期，车型品质的提升已取代产能的增长成为发展的主流，这对汽车的噪声、振动与声振粗糙度(Noise, Vibration, Harshness, NVH)提出日益苛刻的要求，使得汽车NVH性能越来越受到重视，成为衡量汽车品质最重要的指标之一。 前期汽车NVH控制主要集中在发动机、车身等主要系统上，随着这些主要系统的NVH问题得到解决，其研究重心开始转向声品质技术、新能源汽车NVH、车身底盘NVH、制动系和悬架系NVH以及振动主动控制等方面。 汽车的NVH问题可以从三个层面上考虑：接受体（方向盘的加速度或人耳处的声压等，但最终是人对振动噪声的感觉）；传递路径（隔振隔声系统，车身及内饰等）；振动噪声源（发动机/驱动电机、齿轮传动系统、路面不平、风噪声等）。 一、接受体处NVH分析与控制 1.1声品质评价 首先，在对车辆振动与噪声进行分析前需对其NVH状况进行评价。驾驶室内成员处的振动评价相对简单，而人耳对噪声的感知则较为复杂，同时由于汽车车身及底盘技术、汽车发动机技术的突飞猛进，特别是新能源汽车的持续推广，除发动机噪声外，其他排气噪声、传动系噪声、轮胎噪声、空气动力噪声及车身壁板结构振动辐射噪声等，对车辆整体噪声的贡献相对增大，使得车辆噪声控制问题变得更加复杂。 因此，声品质技术应运而生。声品质是指在特定的技术目标或任务内涵中声音的适宜性，声品质中的“声”是人耳的听觉感知，“品质”则是指人耳对声音事件的听觉感知过程，并最终做出的主观判断。人是声品质最终的接受者和最直接的评价者，声品质受到声音固有特性、评价者的生理、心理等各方面的综合影响，因此声品质的研究是一个综合多领域的多学科研究。 声品质主观评价是以人为主体，通过问卷调查或评审团评议的形式，运用试验心理学来研究噪声问题，涉及测试对象选择、噪声准备、听测环境和评价方法
汽车NVH介绍
1.NVH现象与基本问题 2.噪声与振动源 3.NVH传递通道 4.NVH的响应与评估 5.NVH试验 6.NVH的CAE分析 7.NVH开发 8.汽车声品质
动态性能 静态性能 汽车的性能 ?汽车的外观造型及色彩 ?汽车的内室造型、装饰、色彩?内室及视野 ?座椅及安全带对人约束的舒适性 ?娱乐音响系统?灯光系统?硬件功能 ?维修保养性能?重量控制 ?噪声与振动（NVH ）?碰撞安全性能?行驶操纵性能?燃油经济性能?环境温度性能?乘坐的舒适性能?排放性能?刹车性能?防盗安全性能?电子系统性能?可靠性能 NVH 是汽车最重要的指标之一
汽车所有的结构都有NVH问题 ?车身 ?动力系统 ?底盘及悬架 ?电子系统 ?…… 在所有性能领域（NVH，安全碰撞、操控、燃油经 济性、等）中，NVH是设及面最广的领域。
什么是NVH？ NVH : N oise, V ibration and H arshness ?噪声Noise: ●是人们不希望的声音 ●注解: 声音有时是我们需要的 ●是由频率, 声级和品质决定的 ●频率范围: 20-10,000 Hz ?振动Vibration ●人身体对运动的感觉, 频率通常在0.5-200 Motion sensed by the body, mainly in .5 hz-50 hz range ●是由频率, 振动级和方向决定的 ?不舒服的感觉Harshness ●-Rough, grating or discordant sensation
为什么要做NVH? ?NVH对顾客非常重要 ?NVH的好坏是顾客购买汽车的一个非常重要的因素. ?NVH影响顾客的满意度 ?在所有顾客不满意的问题中, 约有1/3是与NVH有关. ?NVH影响到售后服务 ?约1/5的售后服务与NVH有关
某发动机排气系统尾管噪声优化 许亚峰周维刘兴利刘兵王瑞麟 华晨汽车工程研究院动力总成综合技术处，沈阳，110104 [摘要]：本文首先确定排气噪声的来源，针对特定的问题制定相应的优化方法，并应用GT-power软件对不同方案进行仿真分析，选取最优方案并在实车上进行验证，试验结果表明优化方法解决了噪声问题。[关键词]：排气系统；噪声；GT-power； Tailpipe noise optimization of engine exhaust system Yangfeng Xu,Wei Zhou,Xingli Liu,Bing Liu, Ruilin Wang Brilliance Auto R&D Center Powertrain Integrated Technology Section [Abstract]: This article determine the source of exhaust noise. Develop appropriate optimization methods for specific problems. Simulation analysis of different schemes by GT-power software. Select the best solution and verity it in the real vehicle. The experimental results show that the optimization method can solve the noise problem. [Keywords]: exhaust system; noise; GT-power; 引言 发动机排气系统的主要功能除了能顺利的将废气排出，还要有很好的降噪作用。排气系统是汽车最主要的噪声源之一，不但要满足顾客对汽车舒适性的要求也要面对日益严苛的国家法规。所以排气系统降噪设计非常重要。本文研究的项目是对某排气系统噪声问题原因的调查，从而制定适当的设计方法，最终开发出满足要求的排气系统。 应用发动机热力学计算分析软件GT-power建立发动机热力学和声学分析模型，计算出不同消声方案的排气口噪声总声压值及阶次噪声值。通过不断的改进消声结构，针对性的消除某些峰值噪声，直到满足控制目标。 1排气噪声源 1.1排气尾管噪声源 尾口噪声是一种脉动噪声。声音是以平面波在管道中传播，当达到尾管时，由于声阻抗不匹配一部分波会透过管道继续传播，而另一部分声波则被反射回去，形成反射波。 尾口噪声由两部分噪声组成：空气噪声和气流摩擦噪声。稳定的气流在尾管处发出空气噪声，而不稳定的气流则产生摩擦噪声。在尾管噪声中，这两种噪声所占成分取决于气流流量的大小和速度。流量小和速度低时，空气噪声占主要成分；而流量大和速度快时，摩擦噪声占主要成分[1]。 1.2问题原因分析
机械振动理论部分 第一章振动基础理论 1、振动系统的基本元件：弹性元件，惯性元件，阻尼元件 2、解决振动问题的基本方法：解析法和实验法 3、简谐振动的三要素：振幅，圆频率，初相位 4、简谐振动的合成，包括同频率，不同频率公有周期的求解和矢量图的表示 第二章单自由度系统的振动 1、要求掌握单自由度无阻尼系统的自由振动方程，包含计算和分析 2、串联弹簧和并联弹簧的特征及等效弹簧求解公式 3、单自由度有阻尼系统的衰减振动运动方程求解，阻尼固有频率，衰减振动周期及阻 尼比系数的求解 以上内容以作业题和例题为主要复习内容 第三章受迫振动 1、简谐激励作用下系统的受迫振动响应的计算和分析 2、任意激励作用下系统的受迫振动，以例题和作业题为重 3、受迫振动共振的条件激振力频率等于系统的固有频率 4、积极隔振和消极隔振的定义 5、隔振系统的设计，以例题和作业题为重 第四章多自由度系统的振动分析 第五章二自由度系统的振动分析 1、刚度影响系数的求解 2、固有频率和主振型的求解，例题和作业题为重点，会画振型图 3、无阻尼系统对初始条件作用下系统的振动分析，重点掌握结论 4、动力减振器的例题复习 汽车振动与噪声控制复习 汽车发动机的振动分析与控制 1、汽车发动机工作中主要激励源：不平衡惯性力和不平衡惯性力矩 2、针对单缸发动机，由于惯性力矩的作用产生使曲轴旋转的主动力矩，该力矩会激起曲轴的扭转振动。 3、作用在气缸活塞顶部的气体压力对汽车产生什么样的影响？只会使汽车气缸受到拉伸和压缩，不会传到发动机外而去引起汽车振动。 4、往复惯性力Pj和离心惯性力Pr的铅垂分量会使汽车产生（）振动？整车的铅垂振动 5、气体压力Pg和惯性力Pj与活塞对缸壁的压力Pn构成的反转力矩，会产生何种影响？反转力矩将通过发动机支承点传到车架上，整车产生横向摆动，旋转矢量的离心惯性力Pr 的水平分量会传到车架上，引起整车的水平振动。 6、为了减少直列多缸发动机的干扰力和干扰力矩引起发动机和车架的振动，通常采取以下措施来减少或消除这些干扰。（合理布置曲柄间的相互位置、采取有效的平衡方法、点火顺序和采取隔振措施） 7、V型发动机在计算发动机的干扰力和力矩时，需考虑V型气缸的（）。合成系数或V型角 8、振动隔离分为两种：（）和（）。主动隔振和被动隔振
第八章汽车噪声与振动的评价 第一节概述 汽车噪声与振动的评价标准是由三个因素来决定的。第一是顾客的要求，第二是公司的技术水平，第三是政府的法规。噪声振动评价有车内噪声与振动评价，系统和零部件的噪声与振动评价，车外噪声评价。 噪声与振动评价的第一个方面是车内评价。顾客购买汽车的时候，最关心的是坐在汽车里面对噪声与振动的感觉，这就是车内噪声评价。它是从顾客的角度来评价一部车的噪声与振动大小，所以也叫顾客层次的评价。顾客在购买汽车时，对汽车的价格、品牌等有自己的定位。他们会根据这个定位来期待车内的噪声与振动的水准。比如豪华车的噪声与振动就应该比普通车的低。汽车公司在得到了市场调查结果后，就会以它为指南，然后将市场上相近的几款车拿来做“比较车”。在测量了这些“比较车”的噪声与振动后，汽车公司就会结合顾客的反馈和“比较车”的测量结果，来确定自己将要开发的汽车在市场上的定位和噪声与振动量级。车内评价反映了一部汽车整体噪声与振动水准，所以又叫整车评价。汽车有很多性能，噪声与振动就是其中的一个重要性能。整车评价是汽车产品开发的核心。 噪声与振动评价的第二个方面是系统和零部件的评价。在开发的初期，在车内噪声与振动指标确定后，这个指标就分解到各个系统和零部件。在以后的开发过程中，所有系统和零部件的开发就是以车内指标为中心进行的。比如车内噪声分解到排气系统，排气系统就设立排气尾管的噪声指标、排气系统的辐射噪声指标、消音器的传递损失指标、挂钩传递力指标等等。能否达到系统和零部件的噪声与振动指标就完全取决于汽车公司和供应商的技术水平和制造 能力。这些决定了一家公司在市场上的竞争力。 噪声与振动评价的第三个方面是“通过噪声”。汽车在通过街道和居民区时会产生噪声。过大的噪声会影响人们的休息和生活，於是政府颁定法规，规定当汽车通过街道时，在一定的距离内，其噪声不能超过某个标准，这就是通过噪声。每个国家有自己的通过噪声标准，ISO也有一个统一的噪声标准。现在欧洲和日本的通过噪声标准比美国要严些，因为欧洲和日本的人口密度比美国大得多。 在这三个评价之中，车内评价取决于顾客，通过噪声取决于政府法规，这两个评价都是汽车公司以外的事情，但却决定了汽车的销售。本章集中介绍这两种噪声与振动的评价指标。第二个评价，即系统和零部件的评价是公司内部的事情，本书的绝大多数篇幅都是在讲述系统和零部件的噪声与振动技术以及要求达到的水准，本章就不再介绍了。 在评价汽车噪声与振动时，还可以分为主观评价和客观评价。主观评价是顾客对车内噪声振动的直观感觉，感觉声音是安静还是吵闹，是和谐还是刺耳，感觉振动大小和舒适性。比如，一般顾客喜欢车内安静和舒适，而运动车的顾客则喜欢车内的声音听起来马力十足，开车时使人产生动感。客观评价是通过分析和测量的方法得到噪声与振动的参数来评价车内噪声与振动的大小和好坏。传统上，主观评价和客观评价是分开的，很难彼此代替。可是近年来，研究人员和工程师们一直在研究怎么样用定量的方法来描述主观评价。比如说声品质(将在本章介绍)原来是一个单纯的主观评价，是司机和乘客对汽车噪声的主观反应，可是现在我们可以通过测量曲线上来判断一部车的声品质的好坏。 车内噪声与振动的主观评价指标包括主观定级和声品质。主观定级是人为地把噪声或者
《车辆振动与噪声控制》课程教学大纲 课程代码：020242025 课程英文名称：Control of Vehicle Vibration and Noise 课程总学时：32 讲课：26 实验：6 上机：0 适用专业：车辆工程装甲车辆工程能源与动力工程交通运输 大纲编写（修订）时间：2017.5 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 车辆振动与噪声控制是车辆工程专业、装甲车辆工程、能源与动力工程和交通运输专业的专业选修课。面对激烈竞争的汽车市场，除了提高汽车的各项性能指标和经济指标外，降低汽车振动与噪声，提高汽车运行舒适度已成为现代汽车设计及新技术开发研究的一个重要方面。本课程的主要任务是使学生了解并掌握汽车振动的基本要素；单自由度、二自由度及多自由度振动的基本特性；随机振动的统计特性及汽车的平顺性分析。通过本课程的学习，能培养学生对工程实际问题观察、分析及解决的能力，为从事专业设计与研究打下坚实的基础。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过本课程的学习，学生要对本课的基本内容有系统的理解，掌握其基本概念、理论和方法，运用这些理论分析，解决工程实际问题，并达到如下要求： 1．具有建立典型汽车结构力学模型的能力，并能够确定其边界条件和初始条件。 2．掌握模型系统的模态分析与响应分析方法。 （三）实施说明 教师在授课过程中可以根据实际情况酌情安排各部分的学时，课时分配表仅供参考。教师要注重对基本概念、基本方法和解题思路的讲解，以便学生在实际应用中能举一反三，灵活运用。根据专业特点，教师应结合实际问题，在教学过程中注意理论与实际结合，突出实际应用。 （四）对先修课的要求 本课程的先修课程有《高等数学》等相关课程。 （五）对习题课、实验环节的要求 结合有关章节中的重点和难点问题以及典型的问题，安排一定的习题练习，并以讲、练、讨论相结合的方式进行。引导学生对所学内容的基本概念、基本原理和基本方法有更加深入的了解。结合每次课的内容、重点和难点，有针对性的布置与有关实际问题相联系的思考题。 （六）课程考核方式 1.考核方式：考查。 2.考核目标：考核学生对单自由度及多自由度振动基本原理掌握情况，在此基础上掌握模态分析的基本理论。通过对汽车模型的简化，在一定路面激励下，分析汽车的平顺性。 3.成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩占10%，实验成绩占10%，考试成绩占80%。 平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出。 （七）主要参考书目:
汽车噪声与振动 ——理论与应用 第二章 声学基础 1、描述声音的参数：声压、频率、质点速度、声功率等 2、声压：当地声压与大气压之差。 3、有效声压：瞬时声压对时间取均方根值。 4、声音强弱评价：声功率、声强、声压 5、听阈声压：对于1000Hz 纯音，人耳刚刚能够听到的声压为2*10-5Pa 。 6、痛阈声压：人耳难以忍受的声压为20Pa 。 7、声压级：取一个参考声压，用某个测量或计算的声压的平方与这个参考值的平方相比，再取自然对数，然后再乘以10，就得到声压级。公式如下： 20 2 lg 10P P L p ?=（参考值50102-?=P Pa ） 声功率级：声源的声功率与参考声功率的比值，再取自然对数，然后乘以10。 lg 10W W L w ?=（参考值12010-=W W ） 声强级：某一点的声强与参考声强的比值，再取自然对数，然后乘以10。 lg 10I I L I ?=（参考值12010-=I 2-?m W ） 第十章 发动机的振动
第十一章发动机的噪声 发动机两种噪声：纯音和混杂音。纯音是窄频带的，用抗性消音器；混杂音是宽频带的，用阻性消声器。 抗性消声器：将能量反射回声源，从而抑制声音。 阻性消声器：声能被吸声材料吸收并转化成热能，从而消声。 燃烧噪声：由于气缸内燃烧，将活塞对缸套的压力振动通过缸盖—活塞—连杆—曲柄—机体向外辐射的噪声称为燃烧噪声。 机械噪声：活塞对缸套的撞击、正时齿轮、配气机构、喷油系统、辅助皮带、正时皮带等运动件之间的机械撞击所产生的振动激发的噪声称为机械噪声。 第十二章管道声学及进气系统的噪声与振动分析 进气管截面积越大，功率损失越小；进气管截面积越小，空气噪声越低——相矛盾。 进气系统噪声主要是指进气口处的噪声，此噪声源离车厢很近，对车内噪声贡献很大，同时，进气噪声也是最主要的通过噪声源。 第十三章排气系统的噪声与振动 第一节排气系统的噪声
奇瑞汽车有限公司设计指南 编制： 审核： 批准： 发动机工程研究一院
目录 一、主题与适用范围 1、主题 2、适用范围 二、排气消声系统的总成说明及功用 三、设计应用 1、设计规则和输入 2、设计参数的设定 2.1 尺寸及重量 2.2 排气背压 2.3 功率损失比 2.4 净化效率 2.5 加速行驶车外噪声 2.6 插入损失以及传递函数 2.6.1 插入损失 2.6.2 传递函数 2.7 尾管噪声 2.8 定置噪声 2.9 振动 3、系统及零部件的设计 3.1 系统布置 3.1.1 布置原则 3.1.2 间隙要求 3.1.3 吊钩位置的选取
3.1.4 氧传感器孔的布置 3.2 消声器的容积确定 3.3 排气管径的选取 3.4 消声器 3.4.1 消声器的截面形状 3.4.2 消声器内部结构 3.5 净化装置 3.6 补偿器 3.6.1 波纹管 3.6.2 球形连接 3.7 橡胶吊环 3.8 隔热部件 3.9 材料选择 3.9.1 排气管、消声器内组件 3.9.2 消声器外壳体 四、排气消声系统的设计开发流程 五、修订说明 六、参考文献列表
一、主题与适用范围 1、主题: 本指南规定了与汽车发动机相匹配的排气消声系统的系统匹配，零部件设计以及开发的流程等。 2、适用范围: 本指南适用于奇瑞所有装汽油或柴油发动机的M1类车的排气消声系统设计二、排气消声系统的总成说明及功用 排气系统包括排气歧管、排气管、排气净化装置、排气消声装置、隔热部件、弹性吊块等。一般地，排气系统具有以下一些功用： (1)、引导发动机排气，使各缸废气顺畅的排出； (2)、由于排气门的开闭与活塞往复运动的影响，排气气流呈脉动形式，排气门打开时存 在一定的压力，具有一定的能量，气体排出时会产生强烈的排气噪声，气体和声波在管道中摩擦也会产生噪声,因此在排气系统装有排气消声器来降低排气噪声； (3)、降低排气污染物CO,HC,NO X等的含量，达到排气净化的作用； 注：在本指南中，我们将只介绍排气管和排气消声装置的详细设计，对排气歧管和排气净化装置的详细设计见其他设计指南。 典型的排气消声系统如图1所示： 图1 三、设计应用
汽车NVH 特性中振动与噪声概述 摘要 随着汽车产业的发展，N V H 已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。本文介绍了汽车的N V H 特性的意义，分析了汽车振动噪声的来源及其产生的机理，提出了相应的控制策略。 关键词:汽车、N V H 、振动、噪声 1 引言 汽车的噪声( Noise) 、振动( Vibration) 、声振粗糙度( Harshness) 统称为汽车的NVH 特性[1], 是衡量汽车设计及制造质量的一个重要因素。声振粗糙度又可称为不平顺性或冲击特性, 与振动和噪声的瞬态性质有关, 描述了人体对振动和噪声的主观感受,不能直接用客观测量方法来度量。乘员在汽车中的舒适性感受以及由于振动引起的汽车零部件强度和寿命问题都属于NVH 的研究范畴。从NVH 的观点来看, 汽车是一个由激励源( 发动机、变速器等) 、振动传递器( 由悬架系统和连接件组成) 和噪声发射器( 车身) 组成的系统[2]。汽车NVH 特性的研究应该以整车作为研究对象, 但由于汽车系统极为复杂, 因此, 经常将它分解成多个子系统进行研究, 如发动机子系统( 包括动力传动系统) 、底盘子系统( 主要包括悬架系统) 、车身子系统等。 随着社会的进步、科技的发展和人们的生活水平的不断提高，人们对汽车品质的要求也越来越高。另一方面，由于国内汽车制造业的迅速发展，竞争的日益激烈，各汽车制造企业加大对汽车品质的研究，而NVH已经成为评价汽车品质的最重要的技术指标。国外各大汽车公司投巨资研究NVH，可以说，NVH 问题已经关系到公司未来的成长。 在NVH 的特性中，振动与噪声是最为重要的两个指标[3]。汽车是一个由激励源（发动机、变速器、路况、轮胎等）、振动传递器（由悬挂系统和连接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。 2 振动噪声的研究 振动噪声的来源主要有：⑴发动机振动噪声；⑵空气动力引起的振动噪声； ⑶轮胎而引起的振动；⑷传动系统齿轮啮合冲击产生的振动噪声；⑸由于路面不平而产生的振动等等。 2.1 发动机振动噪声及防治措施 发动机是汽车的动力源，发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上,包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动, 配气轴的转动, 进、排气门开关等引起的噪声)，因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。借助于改进悬置、平衡技术以及使用声学隔离材料等技术来降低车身振动噪声[4]。 2.2 空气动力引起的振动噪声 汽车在行驶时，空气动力引起的振动噪声包括：空气通过门窗或孔道进入车内而引起的振动；气流和车身产生涡流而引起的振动以及外面的空气与车身摩擦
主题 本指南制订了与汽车发动机相匹配的消声排气系统的开发流程及设计指南； 适用范围 本指南适用于汽车消声排气系统的设计开发
2. 参考标准和相关文件 QC/T 631—1999 汽车排气消声器技术条件 QC/T 630—1999 汽车排气消声器性能试验方法 QC/T 58—1993 汽车加速行驶车外噪声测量方法 QC/T 10125—1997 人造气氛腐蚀试验盐雾试验 3.定义 排气消声器 排气消声器是具有吸声衬里或特殊形式的气流管道，可有效的降低气流噪声的装置。 3.2插入损失 消声器的插入损失为装消声器前后，通过排气口辐射的声功率级之差。 排气背压 按QC/T524设置排气背压测量点，当分别带消声器和带空管时，测点处的相对压力值之差。 功率损失比 消声器的功率损失比是指发动机在标定的工况下，使用消声器前后的功率差值和没有使用消声器时功率的百分比。 4.开发流程及设计指南 接受产品开发任务并做好开发前的准备工作 开发之初，需要了解如下信息，作为设计输入： 1、发动机的排量、额定功率、额定扭矩等相关参数； 2、整车底盘走向，空间布局； 3、发动机对排气背压、功率损失比的要求； 4、噪声标准的制定； （1）、插入损失大于35dB； （2）、整车车外加速噪声小于74 dB； 方案设计 1、消声器的容量设计计算
消声器的容量关系到发动机的功率和扭矩，因此容量的设计将决定整车的动力性。一般地，消声器的容量有如下的计算公式： Ｖm＝k×P Ｖm＝消声器的容量（L） K＝ P＝输出功率(Ps) 2、消声器的位置确定 根据声学原理，消声器摆放在不同的位置，将产生不同的消声效果，一般地，推
汽车振动噪声与舒适度 目录 汽车振动噪声与舒适度 (1) 1 引言 (2) 2 汽车NVH概述 (3) 2.1 汽车NVH定义 (3) 2.2 汽车NVH特性 (3) 2.3 汽车NVH特性研究的应用 (6) 3. 汽车NVH的发展 (8) 4 NVH问题的研究方法 (10) 5 汽车NVH控制与改善措施 (11) 6结束语 (11) 郑建华 11/11/2014
1 引言 汽车发明初期，由于发动机的功率都比较低，基本上都是低速行驶，其振动与噪声问题并不十分明显，然而，随着科学技术的发展和社会的进步，发动机功率不断增大，高速公路的出现更是促进了车速的快速提高，这就导致了车辆噪声问题的日益突出。车辆噪声不仅会造成环境污染，而且会影响驾驶员行驶的专注程度和车辆的行驶安全，甚至会对车内人员的精神和生理造成危害。所以，多数顾客在选购汽车时都希望汽车的驾驶环境是安静的，乘坐起来是平稳的，能够享受驾驶的乐趣，为此，汽车的振动与噪声性能就显得尤为重要。统计结果显示，汽车的振动与噪声性能和顾客对汽车总体印象评价有直接关系，顾客除了追求传统的低噪声与振动外，对于声音品质的要求也越来越高，于是，汽车的NVH(Noise、Vibration & Harness)性能，即噪声、振动和声振粗糙度性能便成为当前研究的热点。 为控制车辆产生的噪声污染，各国相继出台了相关的环保法规和标准，严格限制车辆产生的噪声。我国于1979年出台了机动车噪声允许标准GB1495-1979，2002年在《机动车辆允许噪声》基础上又颁布了GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》，与先前颁布的GB1495-1979相比，GB1495-2002弥补了GB1495-1979的一些缺陷，对测量场地应达到的声学条件加以具体规定。不过，GB1495-2002却只相当于欧洲经济委员会1997年颁布的ECE R51/02《汽车加速行驶车外噪声限值》，2007年，欧洲经济委员会针对机动车辆噪声又制定了新版测试方法，简称ECE R51/03[4]，与ECE R51/02相比要求更加严格。由此可见，国内在机动车辆噪声法规制定和实施方面与发达国家存在不小的差距，车辆噪声与振动问题需要进一步加强，汽车的设计水平也有待提高。与国外一些著名的大汽车公司，如德国大众、日本丰田、美国通用等相比，国内汽车厂家在车辆NVH 性能研究方面还存在很大差距，研究不够深入，这也成为制约国产汽车发展的一个重要因素。汽车通常由发动机、底盘、电气设备和车身系统组成，而承载式轿车车身系统是车内乘员的直接载体，主要由钣金件组成，它的设计既要考虑汽车行驶安全性，又要考虑乘坐空间、空气阻力和外型美观等问题，而且车身振动特性及车内噪声特性也直接影响乘客的乘坐舒适性。针对车辆乘坐室内的噪声问题，研究其产生机理，探索车内噪声产生的途径并采取一些方法进行控制，譬如，通过结构修改、敷设阻尼层、附加质量等控制板件的振动辐射噪声，有利于改善车内的声学特性，对提高汽车的市场竞争力有着重大意义。
车辆噪声污染的危害与控制 随着汽车工业的迅速发展，人们对于汽车的舒适性和振动噪声控制的要求越来越严格。据国外有关资料表明，城市噪声的70%来源于交通噪声，而交通噪声主要是汽车噪声。它严重地污染着城市环境，影响着人们的生活、工作和健康。所以噪声的控制，不仅关系到乘坐舒适性，而且还关系到环境保护。然而一切噪声又源于振动，振动能够引起某些部件的早期疲劳损坏，从而降低汽车的使用寿命；过高的噪声既能损害驾驶员的听力，还会使驾驶员迅速疲劳，从而对汽车行驶安全性构成了极大的威胁。所以噪声控制，也关系到汽车的耐久性和安全性。因此振动、噪声和舒适性这三者是密切相关的，既要减小振动，降低噪声，又要提高乘坐舒适性，保证产品的经济性，使汽车噪声控制在标准范围之内。 1噪声的种类 产生汽车噪声的主要因素是空气动力、机械传动、电磁三部分。从结构上可分为发动机(即燃烧噪声)，底盘噪声(即传动系噪声、各部件的连接配合引起的噪声)，电器设备噪声(冷却风扇噪声、汽车发电机噪声)，车身噪声(如车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声)。其中发动机噪声占汽车噪声的二分之一以上，包括进气噪声和本体噪声(如发动机振动，配气轴的转动，进、排气门开关等引起的噪声)。
因此发动机的减振、降噪成为汽车噪声控制的关键。 此外，汽车轮胎在高速行驶时，也会引起较大的噪声。这是由于轮胎在地面流动时，位于花纹槽中的空气被地面挤出与重新吸入过程所引起的泵气声，以及轮胎花纹与路面的撞击声。 2噪声要求 欧洲的法规规定，从1996年10月起，客车的外部噪声必须从77dBA 降到74dBA，减少了一半噪声能量，到本世纪末进一步降低到71dBA。日本的法规规定，小型汽车在今后十年内噪声标准控制在76dBA以下。国内的一些大城市也计划在2010年交通干线的噪声平均值控制在70dBA以内。而据国内目前有关资料表明，国内的大客车的噪声许可值则不得超过82dBA，轻型载货车为83.5dBA。由此可见，我国在车辆噪声控制方面还得狠下工夫。 3噪声评价 噪声评价指标主要是指车内、外的噪声值和振动适应性。评价方法可分为主观评价和客观评价。影响汽车噪声主观评价的主要因素是舒适性、响度和确定性，例如可以利用语义微分法进行主观评价。在客观评价时，可以采用PCNM噪声测量装置测量试验进行分析；此外模
第三章消音元件声学分析 第一节声学元件的分类 进气系统和排气系统可以看成是由一些管道和声学原件(或者叫消音元件)组成的系统。消音元件包括扩张消音器、赫尔姆兹消音器、四分之一波长管等。在进气系统中，扩张消音器同时也是空气过滤器。这些元件将使得一些频率的声波通过，同时也阻止了另一些频率的声波传递，这样就起到了消音的效果。这节将介绍这些消音元件的声学特性。 消音器分为被动消音器、主动消音器和半主动消音器。在被动消音器里，声能或者被反射或者被吸收，从而达到消音目的。在主动消音器内，安装了一套电子控制系统并产生一个与声源声波幅值相等而相位相反的次声波，这样两个波相互抵消从而达到消音效果。而在半主动消音器内则是安装一套被动控制装置，当空气流动状况改变时，消音器的消音效果由气流来调节。在汽车进排气系统中，绝大多数是被动消音器。半主动消音器有些应用，如排气系统中的双模态消音器。主动消音器由於成本太高，在进排气系统中用得很少。本节只介绍被动消音器的声学性能。主动与半主动消音器将在第二十五章“汽车主动与半主动噪声与振动控制”中介绍。 被动消音器又可以分为抗性消音器和阻性消音器。抗性消音器主要包括扩张消音器和旁支管消音器，如赫尔姆兹消音器、四分之一波长管。抗性消音器的原理是声波经过消音器时，声阻抗发生变化，一部分声能被反射回声源，这样传递声能减少。抗性消音器对降低单频，特别是低频噪声特别有效，传递损失很大。在高温和不干净的空气流中，使用抗性消音器比较理想。阻性消音器是在内部安装了一些吸声材料，当声波通过消音器时，一部分声能被吸收，从而达到消音效果。在进气系统中，基本上只使用抗性消音器。在排气系统中也主要使用抗性消音器，有的汽车也采用阻性消音器。而这些阻性消音器也往往是与抗性消音器做成一体而成为混合消音器。 第二节消音元件的设计要求 消音元件的首要目的是消除噪声，因此要满足声学要求。气体在进排气系统中运动，又必须满足空气流动的要求。另外还有材料、安装空间等方面的要求。下面较详细地列出了这些要求： 第一，声学要求。消音元件的目的就是减少声能的传递。前一节已经详细地介绍了消音元件的评价指标，如传递损失、噪声降低量和插入损失。在评价单个消音元件的消音效果时，通常用传递损失，因为传递损失只与自身结构有关而与声源和出声口的声学特性没有关系。 第二，空气流动要求。空气流过消音元件时，会受到阻力，这样消音元件中的流体压力会上升。如果消音元件两边的压力差太大，气流流通的阻力会增加。这样带来两个坏处，一是能量损耗增加，二是在气体流速过高的时候，摩擦引起的噪声会很大。在开发一部汽车时，进气系统和排气系统的功率损失都会被限定在一定范围内。如果这两个系统的能量损失太大，那么发动机的功率就会大幅度下降。 第三，机械和材料方面的要求。气流和温度等因素对材料性能是一个考验。比如排气系统中温度很高，材料在这样的高温气体环境中很容易腐蚀。又比如，管道和消音元件都是薄板
汽车振动噪声（ＮＶＨ）＠制——汽车工业面临的新问题 黄遵国，王 彦 （东风汽车有限公司商用车技术中心，湖北武汉４３００５６） 摘要：汽车ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）特性是汽车五大重要性能之一，是汽车行业与相关汽车零部件行业关注的综合性问题。本文分析了车内振动、噪声的产生原因及传递路径，并给出了汽车主要的减振、降噪、密封零部件（如动力总成悬置、底盘村套、悬架系统、筒式减振器等）的结构形式，工作原理、发展趋势等，并展望了汽车ＮＶＨ控制技术的发展前景。 关键词：汽车ＮＶＨ；汽车ＮＶＨ零部件；汽车密封件中图分类号：ＴＱ １５３ 文献标志码：Ａ ＩｍｐｒｏｖｉｎｇＶｅｈｉｃｌｅＮＶＨＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－－ＡＮｅｗＰｒｏｂｌｅｍＥｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄｂｙＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＩｎｄｕｓｔｒｙ ＨＵＡＮＧ Ｚｕｎｇｕｏ，ＷＡＮＧＹａｎ （ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＶｅｈｉｃｌｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｄｏｎｇｆｅｎｇ ＭｏｔｏｒＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ４３００５６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮＶＨ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆｔｈｅｆｉｖｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖｅｈｉｃｌｅｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｅｎｇｏｔ ｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｂｙａｕｔｏ‘ ｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐａｔｈｏｆｖｅｈｉｃｌｅＮＶＨｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅｐａｐｅｒ．Ａｌｓｏｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｏｐｅｒ— ａｔｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｏｍｅｓｕｂｓｙｓｔｅｍｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅＮＶＨｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｉｎｍｏｕｎｔ， ｃｈａｓｓｉｓｂｕｓｈ，ａｎｄ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｅｔｃ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇＮＶＨｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｃｏｍｍｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＶｅｈｉｃｌｅＮＶＨ，ＮＶＨｓｕｂｓｙｓｔｅｍ。Ｓｅａｌｉｎｇｕｎｉｔ 汽车ＮＶＨ是指在汽车驾乘过程中，驾乘人员感受到的噪声（Ｎｏｉｓｅ）、振动（Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）和声振粗糙度（Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）。由于以上三者是同时出现且密不可分的，因此常把它们放在一起进行研究，其中噪声的频率范围为３０Ｈｚ一－４０ｋＨｚ，主要指驾乘人员听到的车内噪声。振动的频率范围为１～２００ Ｈｚ， 主要是驾乘人员感受到的来自于转向盘、地板和座椅的振动。声振粗糙度是指噪声和振动的品质，是描述人体对振动和噪声的主观感受的指标，不能直接用客观测量方法来度量。由于声振粗糙度描述的是振动和噪声使人不舒适的感觉，因此又称Ｈａｒｓｈ－ｎｅｓｓ为不平顺性，又因为声振粗糙度经常用来描述冲击激励产生的使人极不舒适的瞬态响应，因此也称Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ为冲击特性。 车内振动主要来自于２个方面，其一是由动力总成振动向车内的传递；其二是由路面激励通过轮胎向车内的传递。 车内噪声通常也来自２个方面，其一是由动力总成及附件噪声、轮胎噪声、风噪声等空气噪声向车内的传递；其二是由底盘、车身等结构件振动传递到车厢而引起的结构噪声。如图１所示，由车内振动和噪声的传递路径可知，振动问题和噪声问题往往是耦合在一起的。 由于振动和噪声源往往无法改变或很难在短时间内进行优化改进，因此在一款新车型的开发过程中，工程人员往往通过设计优化ＮＶＨ零部件来控 发动机激动｝ｒ．１动力总成振动卜————叫悬Ｊ霞系统 五亟卜——趣圃Ｉ 孰挫 ｋ——＿叫主塑些！ｌ Ｉ！堕堡垫ｌ 圈１车辆振动噪声传递路径 制振动和噪声的传递路径，从而实现对整车ＮＶＨ目标的控制。 ＮＶＨ零部件通常分为减振产品和降噪产品两大类。减振产品主要包括橡胶减振产品、弹簧阻尼减振产品，其中，橡胶减振产品在车内的分布最为广泛，用于动力总成、车身、底盘等各类结构件之间的弹性连接和缓冲。弹簧阻尼减振器主要包括各类悬架弹簧及液压筒式减振器，轮胎和车身的弹性连接起到阻尼的作用。 降噪产品主要包括隔音吸音产品（通常简称为隔音产品）和密封产品，隔音产品涵盖范围很广，主要分布于发动机舱、乘员厢、行李厢和底盘，其中顶棚、主地毯等在内的大部分内饰件同时也是车内噪声控制的重要零部件。因此，在ＮＶＨ领域往往被作为隔音产品进行考虑。密封产品主要是指各类门、窗密封条，其目的是通过密封来隔绝空气噪声的 传递。如图２所示。 《新技术新工艺》?数字技术与机械加工工艺装备 ２０１１年 第７期 ?７３? ；墓Ｉｋ 塑丽